[发明专利]用于电化学修复受腐蚀损害的钢筋混凝土的组合电极及其操纵方法

说明书

技术领域

本发明涉及到受腐蚀损害的钢筋混凝土采用电化学修复的组合电极及其操纵方法。

背景技术

在工程技术中使用的矿物建筑材料，如混凝土，水泥或灰浆通常用埋在矿物建筑材料中用钢结构件来加以坚固。在制造无缺陷的混凝土件时，这些钢结构件被包覆了厚厚的混凝土层，一般情况下可持久地保护钢结构不受侵蚀。由于混凝土气孔中的水具有碱性原因，其pH指数大于12.5，故对混凝土层起到保护作用。在这种条件下，钢筋表面上有一层薄薄的、附着的氧化层，它在实践中完全能防止钢结构件受腐蚀。鉴于这一原因钢筋混凝土可遭受到气候影响并暴露在外的构件之中。在不利的条件下，尤其当施工结构有缺陷和含有特别多盐份的环境条件下，仍会影响到钢筋的防腐保护。当空气中的二氧化碳与水泥的碱性成分起作用，此时就会产生碳酸盐(Carbonatisierung)。因此，导致pH-值降低，防腐作用也就不复存在。另外一个经常发生的腐蚀原因是氯化物侵入到混凝土中，如果当混凝土构件作为车行道时或在车行道近处撒上防冻盐，这两种过程都从混凝土表面开始延伸到混凝土内部并侵蚀浇筑在混凝土中的钢结构件，在此情况下，钢结构的氧化层被分解。为了防止混凝土由大体积的腐蚀产物而引起龟裂，必须更换含有氯化物的混凝土或从混凝土中去除氯化物。

为了更换被污染的材料，已知有各种不同的方法。采用物理方法将更换污染的材料并用新鲜混凝土来取代。不过这是一种花钱多的并且是昂贵的解决方法，再者这种方法只能有效地用于已经辨认出受损坏的范围内。

因此，建议采用离子迁移并从混凝土中电化学去除氯化物的方法。通过这一方法可猛烈地降低混凝土中的氯化物浓度，这样就不必替换混凝土了。J.E.Slater先生在材料特性(1976年21-26页)中叙述的方法以及在内部加筋和插入混凝土表面上的液态电解质中的表面电极之间电位的运用。此时表面电极构成电场的正极，由此包含在混凝土中的、充负电的氯化物离子通过混凝土迁移，从混凝土中出来并到达电介质中。在电解质中氯化物离子在正电极上氧化为气态的氯或与包含在电解质中的组分起化学反应。但是，Slater建议的方法有几个缺点：一方面这种方法需要使用100和120V之间的电压。为去除混凝土中约90％的氯化物而必须达24小时之久使用这样的高电压，从安全技术的原因来说是不可接受的。此外，由此发生的费用甚至超过了传统的技术。另一方面所使用的液体电解质被必须在混凝土表面上筑的坝拦住。因此，该方法只能用于水平的混凝土表面上。这意味着，为去除氯化物所做的准备工作需要很高的费用，并在很大程度上限制了这一方法的可使用性。这种方法的另外一个缺点是，对所要求的大面积构件处理过程中，存在钢筋混凝土中的不均匀性(混凝土保护层，混凝土密实度，湿度含量，混凝土表面上的配筋密度)，导致所采用工艺过程在有非常不同差异，而对这种不均匀性不能特别容易考虑到。

鉴于上述问题DE 4 229 072A1建议一种电阻R＞＞0的电解质贮存器，例如对具有较小的合成R_混凝土突出的个别钢筋的局部过热可通过R_电解质来平衡。这种解决方法的缺点在于工艺的峰值是自动截断的，在局部机能不全(R_混凝土大)时不会进行调节跟踪。

US 5.228.959建议在混凝土构件的垂直表面或甚至在底边上涂上一层作为电解质的附着层并粘附在此上。形成电气系统正极的电极埋入粘附的涂层中。如果该程序结束了，也就是说氯化物污染的水准被降低到所要求的水准上后，不管粘附层或电极都要从混凝土表面取走。详细地说该方法包括在混凝土表面上涂上一层可以去除的粘附的电解质涂层，在钢筋和电极之间施加直流电压来促使负离子的迁移；当达到所要求的离子迁移水平，则中断施加电压并除去粘附的涂层；如果电位差表明氢的放出，则周期性地测量钢筋和基准电极之间的电位差并暂时地中断直流电。尽管该方法与Slater所建议的方法相比有一系列的优点，但它的缺点是电化学系统只能使用一次。继续使用是不可能的。即使在US 5.228.959中说明，可以很容易和便宜地处置所使用的材料，但从越来越严格的环境标准和处置的费用涨价的角度上看，这种方法不再能接受。此外，使用该方法引起氯释放，而对环境特别有害。